為了提高離心泵的抗空化特性,基于仿生學原理,在離心泵葉片最容易發(fā)生空化的吸力面處布置圓形仿生非光滑表面結(jié)構(gòu).采用數(shù)值模擬方法分析不同直徑的圓形非光滑表面葉片的離心泵在不同空化余量下的外特性、空泡體積、湍動能及壓力分布特性,研究圓形非光滑表面葉片對離心泵空化性能的影響.結(jié)果表明:圓形凸起直徑為0.5 mm和1.0 mm的圓形非光滑表面葉片離心泵的揚程、效率較高,接近光滑表面葉片;在嚴重空化時,圓形凸起直徑為1.0 mm的離心泵空泡體積最小,其葉輪中截面低壓區(qū)小,壓力梯度大,葉片吸力面近壁面處湍動能增加,使得分離引起的壓差阻力減小,對空化產(chǎn)生較好的抑制作用. 

【文章來源】：上海交通大學學報. 2020,54(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

離心泵計算流體域

蝦蛄作為海生生物,在進化過程中,其體表背面形成一節(jié)節(jié)的中央脊,這些背脊結(jié)構(gòu)不僅能起到自由伸縮的目的,還能有效改善背脊壁面的湍流場分布,減小壓力脈動[15].國外學者還研究過類似的溝槽結(jié)構(gòu),在葉輪前后蓋板內(nèi)壁面處布置溝槽結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)能夠改善離心泵入口處的壓力分布,具有一定的提高離心泵空化性能的效果.基于仿生學相原理,對蝦蛄的仿生非光滑表面結(jié)構(gòu)進行抽取,其表皮主要結(jié)構(gòu)形態(tài)為鋸齒形特征,主要表現(xiàn)在各個流動凹凸結(jié)構(gòu)之間.再根據(jù)鋸齒形結(jié)構(gòu)構(gòu)造符合流線型的特征結(jié)構(gòu),將蝦蛄背脊結(jié)構(gòu)優(yōu)化成圓形凸起結(jié)構(gòu),建立如圖2所示的仿蝦蛄體表背面的仿生優(yōu)化模型,其中仿蝦蛄背脊的圓形凸起直徑為d.將優(yōu)化的仿生模型結(jié)構(gòu)運用到離心泵葉輪靠近前蓋板的吸力面位置處,研究不同d的圓形表面結(jié)構(gòu)對離心泵空化特性的影響.其中m為溝槽深度,h為溝槽距離,取m=d/2,h=5 mm.研究過程中,分別取d=0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 mm 6種情況.圖3所示為d=2.5 mm離心泵的葉輪流體域.圖3 離心泵的葉輪流體域(d=2.5 mm)

離心泵的葉輪流體域(d=2.5 mm)

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3564689